探討汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計

孫永飛　羅文靜　陳賀峰　邸云龍　劉攀

摘要：隨著我國工業化時代的不斷進步，促進我國制造業技術水平不斷提高，人們的生活也得到一定程度的改變。我國汽車產業實現了突破性的進展，利用先進的工業技術和設計方法，提高了汽車的性能，不斷滿足廣大群眾對汽車的全新需求。對汽車制造領域來說，汽車底盤懸架的結構能夠有效的保障汽車基礎功能的發揮，同時也是汽車燃油量的指標。為了能夠保障汽車基本功能的完美發揮，同時也實現油耗的優化和降低，汽車制造商采取對汽車底盤懸架的關鍵部件進行輕量化設計，不斷創新底盤懸架的輕量化設計理念，旨在保證汽車基礎性能的基礎上，提高汽車燃油的經濟性，加強汽車的操縱協調感，促進汽車制造水平的不斷提升。本文針對汽車底盤懸架關鍵部件采取輕量化設計，并探討輕量化設計底盤懸架關鍵部件的具體策略，從而實現汽車產業的持續發展。

關鍵詞：汽車底盤懸架;關鍵部件;輕量化;設計

0? 引言

就我國目前的汽車行業現狀來看，我國越來越注重汽車的節能減排技術，隨著汽車燃油的逐年消耗，汽車制造企業開始注重車輛的燃油設計，對汽車底盤懸架的零部件進行輕量化設計，在符合汽車功能的基礎上，減輕各零部件的重量，從而實現汽車油耗的降低。據相關數據顯示，汽車總質量每降低百分之一，可以減少汽車油耗最高達百分之五，所以，通過減輕車體重量來降低油耗的收益非常可觀，對節能減排效果起到重要影響。在汽車的設計中，對底盤懸架進行輕量化設計，能有很大程度的降低汽車重量。汽車的底盤懸架結構包括減震器、控制臂以及轉向系統和副車架框體等，有效的對各零部件采取輕量化設計，同時加強汽車底盤懸架的穩定性，對汽車產業的發展和節能減排的政策具有重要意義。

1? 汽車底盤懸架的功能和組成部分

對于一輛常見的汽車來說，底盤懸架是整車的重要組成部分，是承載和傳遞整車負荷的重要部位，實現對汽車行駛的調節等重要作用。汽車底盤懸架的主要功能包括以下幾點內容：首先，底盤懸架系統能夠將車輪承受的支撐力和驅動力等傳遞給車架本身;其次，底盤懸架系統能夠實現對汽車行駛中產生的震動和沖擊進行良好的平衡和吸收，與輪胎共同作用實現良好的效果，保障汽車駕駛的舒適感和安全性;最后底盤懸架的設計能夠保持車體與車輪的動態關系，促進車輪的正常運動軌跡。

2? 汽車底盤懸架關鍵部件輕量化概述

就我國目前的汽車制造水平來說，對汽車底盤懸架關鍵部件輕量化的設計和應用中，基于輕量化制作材料的應用、計算機技術的輔助應用以及創新制造工藝的應用等方面進行汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計。

2.1 汽車底盤懸架關鍵部件輕量化材料的應用

在汽車制造廠家對汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計中，采用新型的輕質材料的應用比較常見，并且此應用具有較大的市場潛力，能夠在保證汽車穩定運行的同時，極大程度的減輕汽車底盤重量。隨著我國合金制造產業水平的不斷提升，許多高強度的鋼材應用以及鋁合金的使用，極大程度的提升了汽車懸架沖焊零件的取代應用，實現了汽車底盤沖焊零件的輕量化設計。以某B級汽車為例，在汽車底盤的副車架和控制臂中采用高強度鋼和合金鋁材料進行設計，有效的降低了該汽車重量，由原來的63公斤降低到現在的43公斤，整整降低了近20公斤，大大提升了汽車底盤懸架關鍵部件的輕量化設計水平，同時汽車底盤懸架零部件的質量也都滿足標準，實現良好的汽車性能，實現了中低端汽車底盤懸架關鍵部件輕量化發展。

2.2 汽車底盤懸架關鍵部件輕量化結構的設計

對汽車底盤懸架的設計結構進行優化，也能夠良好的起到汽車底盤輕量化的發展，同時也能夠有效降低汽車制造成本，對汽車的制造發展具有重要影響。隨著我國科技手段的不斷進步，計算機的仿真技術實現了對汽車結構的優化，對汽車底盤關鍵部件的應用形狀和尺寸進行合理的優化，促進汽車產業的技術水平優化，在實現汽車底盤懸架關鍵部件輕量化的同時，有效的控制了汽車制造成本，對汽車制造產業的發展具有重要意義。

以某A級轎車的輕量化結構設計為例，通過對汽車底盤后懸架的扭力梁進行結構設計，采用CAE優化技術，實現底盤材料的密度分布，有效的優化了汽車底盤管粱的厚度，通過設計對比，與原來的汽車相比重量降低了百分之八，實現了良好的汽車底盤懸架關鍵部件輕量化發展。

2.3 汽車底盤懸架關鍵部件輕量化工藝的創新應用

在汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計中，對汽車零件的制作工藝進行創新，提高汽車零件的穩定性能夠有效實現輕量化汽車制造材料的生產，從而實現汽車底盤懸架關鍵部件的輕量化設計。在實際的工藝創新應用中，以汽車底盤鋁合金材料的零部件應用來講，主要是運用創新工藝對零件的結合和承載能力進行開發，選擇不同形狀的設計工藝，實現最優的產品制造方案。

3? 汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計方法

3.1 汽車底盤設計水平的創新

為了滿足汽車制造產業的可持續發展，提高汽車制造水平，應該不斷開展創新的設計水平，實現全新的汽車設計方案，對懸架系統進行全面創新，采用全新的汽車底盤懸架技術，完善設計方案，例如空氣懸架和橡膠懸架的采用，也可以利用復合材料懸架，在保證懸架承載能力負荷標準的基礎上，大幅度的降低底盤懸架重量，從而有效的降低汽車底盤懸架制造成本。

3.2 汽車底盤懸架關鍵部件輕量化等應力設計

為了有效減輕汽車底盤懸架的質量設計，常見的設計方法有等應力設計，對底盤材料的合理分布以及結構進行合理優化，有效的降低強度冗余的方式，對零件的結構和位置進行約束，實現良好的設計效果，對底盤懸架的轉向節和控制臂等零部件進行良好的設計。例如在轉向節的設計時，采用鑄鋁材料和工藝進行制造，有效的降低了汽車底盤懸架重量，結合CAE結構的分析和應用，提高等應力設計效果，實現零部件應力的均衡，有效降低設計重量。

3.3 汽車底盤懸架關鍵部件輕量化等邊界設計

在進行汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計時，采用底盤的等邊界設計也可以有效的降低汽車底盤選件關鍵部件的重量，根據汽車底盤零件材料的力學特性和制造工藝進行分析，在實際的設計中，在等邊界的條件下進行結構的合理優化，由于汽車本身底盤懸架系統和零件的發展，導致等邊界設計方法具有重要作用。

以某B級汽車的底盤控制臂設計為例，在進行底盤控制臂的減重方案中，采取高強度鋼材料的應用，根據該B級車平臺下不同車型的控制臂進行對比，形成良好的等邊界設計，對方案進行驗證，采用最優的方案進行減重設計，從而提高該B級車型的沿用率，有效降低汽車底盤懸架的重量，有效的降低汽車零件生產成本。

3.4 汽車底盤懸架關鍵部件輕量化集成化設計

在汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計中，應用集成化設計方法，對系統的設計進行細化分工，提高系統各零部件的兼用性，在傳統的分工細化設計中，由于對汽車底盤懸架零部件的設計兼用性較差，底盤關鍵部件中支架類部件的界限比較分明，例如鋼板彈簧支架、前縱梁以及轉向系統支架等，雖然這些支架的分布空間比較緊湊，但卻是多個部件，在采用集成化設計法時，基于底盤的輕量化理念，應該充分考慮多個支架集成零件的應用，通過對各部件的優化，實現一個集成零件，有效的降低了多個零件產生的重量，實現汽車底盤懸架關鍵部件輕量化發展。（圖2）

4? 汽車底盤懸架關鍵部件輕量化技術水平的發展

隨著我國汽車制造水平的不斷發展和進步，汽車制造企業開始注重汽車輕量化的設計，對汽車制造中輕量化技術手段以及輕量化材料的使用越來越重視，例如對高強度鋼和鋁合金等材料實現了良好的應用，在保證汽車底盤基礎功能的同時，很大程度的降低了汽車整車重量，降低了汽車油耗，實現良好的節能減排效果，對汽車制造產業的發展具有重要意義。

4.1 計算機輔助功能的優化

隨著計算機技術水平的逐年提升，在汽車底盤懸架的設計中，對關鍵部件的設計生產采用計算機技術進行輔助優化，從根本上對零件的重量進行縮減，提高了產品的開發效率，降低了零部件驗證的成本投入，提高了產品的市場競爭力，對我國汽車懸架系統的關鍵部件生產和設計具有重要的輔助作用。

4.2 汽車底盤懸架輕量化產品開發思路

在對汽車底盤懸架零部件的開發過程中，本著輕量化的原則，貫穿整個產品的研發周期，確保產品零部件開發的安全性、功能性以及時間和成本等提高，對汽車產品的開發過程進行優化，建立良好的懸架系統部件輕量化開發標準，均衡懸架系統與各部件之間的關系，對單個目標進行多方向優化和提升。

4.3 汽車底盤輕量化效果與成本的合理調控

為了考慮汽車制造的經濟化，在實現汽車底盤懸架輕量化設計的同時，也要結合汽車生產的成本進行合理調控，綜合考慮汽車制造的經濟性和實用性，對汽車制造方案進行綜合評估，汽車底盤零部件制造所使用的材料成本，生產技術成本等進行合理的衡量，選擇最優的生產方案，切實提高汽車的輕量化發展，對汽車制造企業的發展具有重要意義，有效提高汽車制造企業的市場影響力。

5? 結束語

綜上所述，為了有效的促進汽車產業的可持續發展，提高汽車的節能減排效果，降低汽車燃油損耗，汽車制造企業應該注重汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計，采用先進的汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計工藝，合理應用輕量化零部件制作材料，實現汽車底盤懸架關鍵部件輕量化良好設計，對汽車企業的發展和制造水平的提高具有重要意義，促進汽車制造企業的市場影響力，對我國汽車制造水平的提高起到促進作用。

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作者簡介：孫永飛（1981-），男，河北衡水人，本科，工程師，研究方向為汽車設計。